全球长读长测序技术由美国 PacBio 与英国 ONT 两大厂商主导,中国企业在核心测序仪制造上仍处于追赶者角色,但在测序应用端已形成可观积累——以贝瑞基因为代表的应用服务商,截至 2022 年底累计服务三代测序终端客户超 1500 家。整体来看,中国在全球基因测序版图中处于“应用强、上游弱”的中间位置,正在从纯粹的追随者向产业链多环节参与者演进。
技术版图:两强主导,各擅胜场
长读长测序(即三代测序)有两条技术路线:一是美国 Pacific Biosciences(PacBio)基于荧光信号识别的单分子实时测序,其核心零模波导(ZMW)技术可追溯至 2003 年发表于 Science 的封面论文;二是英国 Oxford Nanopore Technologies(ONT)基于电流阻断识别的纳米孔测序,技术原型可追溯至 1996 年,ONT 于 2005 年从牛津大学衍生独立运营。
用歌曲来比喻,二代短读长测序是把一首歌切成三字片段再算法复原,而三代长读长测序则是从头唱到尾、不用扩增直接读取。两家的商业化时间线也相近:PacBio 首款商用机型于 2010 年推出,ONT 则在 2015 年才正式商业化。尽管起步并不晚,但长读长技术此前十年市占率不足 10%,直到 2022 年 T2T 联盟发布首个完整人类基因组序列、2023 年初 Nature Methods 将长读长测序评为“年度最佳技术”,这一技术路线才真正迎来高光时刻。
中国角色:应用端先行,制造端追赶
在产业端,中国的长读长布局呈现出鲜明的“应用先行”特征。测序应用老牌企业贝瑞基因持续推动三代测序的临床转化,截至 2022 年底累计服务三代测序检测样本量突破 10 万人份,覆盖终端客户超过 1500 家,其三代地贫检测效能还获得了检验医学期刊 CLINICAL CHEMISTRY 编辑部文章的专门关注。
在制造端,中国企业正试图切入核心设备环节。齐碳生物作为专注纳米孔长读长测序的初创公司,于 2022 年完成 7 亿元 C 轮融资,是当年国内生命科学领域一级市场最大单笔融资之一。华大智造也已布局长读长领域,但与国际两强相比,中国企业在核心测序仪的技术积累和市场份额上仍处于追赶阶段,尚未改变 PacBio 与 ONT 主导全球长读长设备市场的格局。
常见问题
中国在长读长测序领域的短板是什么?
核心短板在于上游测序仪制造。PacBio 和 ONT 分别掌握了荧光信号与电流阻断两条主流技术路线,并已形成先发优势和专利壁垒。中国企业如齐碳生物、华大智造虽已布局,但整体仍处于追赶者位置,尚未在全球设备市场形成与两强抗衡的份额。
中国在长读长领域的优势体现在哪里?
优势集中在应用端。贝瑞基因截至 2022 年底累计服务三代测序终端客户超 1500 家,样本量突破 10 万人份,在复杂单基因病的临床转化上积累了丰富经验。这种大规模临床应用实践,反过来能为上游设备迭代提供真实场景反馈。
全球基因测序格局未来会如何演变?
长读长测序已被国际权威期刊评选为年度最佳技术,行业共识是“Long-read sequencing is the future”。除 PacBio 和 ONT 外,illumina 宣布推出长读长产品 Infinity,华大智造、Element Biosciences 等也在布局。多方入场意味着技术路线将更加多元,中国企业在其中的角色值得持续观察。